南京地区下蜀土元素地球化学特征及物源判别

从南京地区燕子矶与泰山新村下蜀土的 18个微量元素中 ,选取在表生环境下较稳定的 15种元素 ,运用图解和物源判别指数方法分析下蜀土的物质来源 ,揭示了下蜀土与西北黄土在元素组成上的相似性 ,而与长江漫滩沉积物的元素组成明显不同 .结合下蜀土的宏观和微观特征可以推断下蜀土的物源与西北黄土沉积物一致 。

粒度在沉积物物源判别中的运用

自然界中沉积物的组成和成因具有多样性。应用粒度方法可以区分、提取和判别沉积物中的各个组分。粒度方法主要有频率曲线和累积曲线分布法、数学函数组分提取法(包括Weibull分布函数拟合法、端元模型分析法、标准偏差法、粒度分维法等)和粒度参数判别公式法。综合应用上述方法可有效地判别出单一沉积物的物质来源或者复杂沉积物中的各个组分,而这些方法被前人广泛地应用于湖泊研究中,提取了过去的环境变化信息,也指导了作者在盐湖沉积中的研究工作。

江汉盆地周老孔0～108m沉积物的稀土元素特征及其物源判别

对采自于江汉平原沉积中心的钻孔沉积物进行了稀土元素质量分数的测试,探讨了周老孔沉积物的稀土元素特征及其物质来源。结果显示,江汉平原108m以上不同深度沉积物的稀土元素质量分数、w(ΣREE)值、轻重稀土元素的质量分数比[w(ΣCe)/w(ΣY)]、Eu异常和Ce异常值等基本没有变化,且均与现代长江沉积物的稀土元素特征相近,表明距今1Ma以来江汉平原的物源并未发生变化,且与现代长江沉积物有相同物源区,即来自长江上游流域源岩。在w(La)/w(Yb)CN与w(Gd)/w(Yb)CN组成的稀土元素参数图解中,江汉平原108m以上深度沉积物与金沙江水系、嘉陵江水系沉积物的稀土元素特征最为相似,因此,江汉平原108m以上深度沉积物的主要物源区应该是金沙江水系和嘉陵江水系沉积物。另外,1Ma以来长江沉积物的稀土元素特征基本没有变化,且受现代长江沉积物的物源控制,说明现代长江在1Ma前就已经形成。

山东半岛丁字湾南部泥质区浅层沉积物稀土元素特征及其物源判别

对采集于山东半岛丁字湾南部的6个柱状样进行了粒度、地球化学等实验测试,分析其浅层沉积物稀土元素地球化学特征并判断其物质来源。结果表明:球粒陨石标准化模式上,研究区浅部沉积物轻重稀土元素分馏明显,表现为配分曲线右倾且Eu负异常,具有陆源物质属性;上陆壳标准化模式上,研究区浅部沉积物比黄河相对富集轻稀土元素,与研究区附近陆域多重矿物有很大关系。利用物源判别函数和元素对的比值等方法进行对比研究,认为研究区浅层沉积物是其附近入海河流物质与山东半岛南部沿岸流携带的黄河入海物质综合影响的产物。

江汉盆地周缘主要河流沉积物碎屑磷灰石的微量元素特征及其物源判别指标分析

江汉盆地堆积的沉积物记录了长江演化的地质信息,一直是长江演化研究的热点,但目前的物源示踪方法存在诸多争议,因此寻找新的物源示踪指标是研究的重点。磷灰石是河流沉积物中常见的副矿物,其微量元素主要受原岩组成的影响而有良好的稳定性,在不同构造单元差异明显,是开展河流物源示踪研究的理想指示矿物。基于此,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对江汉盆地周缘主要地表河流沉积物进行碎屑磷灰石原位微量元素分析,并结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别(MDS)图解寻找区分长江上游与中游物源的新指标,并检验了特征元素指标在物源判别中的有效性。结果表明碎屑磷灰石的Sr/Y比值及Nd-Sm、Sm-Eu、Eu-Gd、La/Yb-La/Sm的微量元素双变量图解能有效区分长江上游和中游(汉江、湘江、沅江)的物源,可作为区分长江上游与中游物源的重要特征指标。综合研究认为:河流沉积物碎屑磷灰石的微量元素比值和稀土元素分布特征在贯通大河的物源示踪研究中具有重大潜力。

南黄海中部泥质区沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源判别

对南黄海中部泥质区南侧4个表层沉积物和SYS90-1A孔中5个沉积物样品进行碎屑锆石U-Pb定年,具体分析了研究区表层沉积物物源差异及约1.0 Ma以来沉积物物源变化。结果显示,泥质区沉积物主要来自黄河,而泥质区外部南侧沉积物可能主要由长江供应。SYS90-1A孔主要记录了早更新世晚期以来的沉积记录,不同时期物源差异明显:中更新世早期以长江源物质为主,利用磁化率开展旋回地层学分析,根据天文年代调谐确定该时期具体时代为0.59~0.71 Ma;早更新世晚期至中更新世以及中更新世中期以来以黄河源物质为主。这一结果与前人关于南黄海早更新世以来沉积物以黄河源物质为主的认识不同,长江源物质对南黄海泥质区沉积物贡献需要重新认识。上述表层沉积物样品和钻孔沉积物样品碎屑锆石U-Pb年龄分布与朝鲜半岛河流沉积物完全不同,说明该区域自早更新世晚期以来沉积物主要来自中国大陆。

长江下游下蜀黄土的稀土元素物源判别

通过对长江下游镇江、福家湾、新港、芜湖、福路镇等地区下蜀黄土中稀土元素的研究,结合长江古漫滩堆积物及北方黄土沉积物,对下蜀黄土进行了物源判别,得出:下蜀黄土与长江河漫滩之间的各稀土元素的DF值绝大部分小于0.2,表现出在各个稀土元素上与河漫滩的接近程度较大,而与北方黄土接近程度较小;由物源指数PI计算得出,新港、福路镇、镇江下蜀黄土PI值均在0.2附近,表现出下蜀黄土与河漫滩在稀土元素总体上的相似程度极高,物源判别为长江河漫滩;福家湾下蜀黄土物源判别为北方黄土,北方黄土对其有一定影响。总体上,长江下游下蜀黄土受到北方黄土与河漫滩的影响,其中以长江河漫滩影响为主。

浅谈长江和黄河河口沉积物磁性特征及其对物源判别的指示

对采自长江和黄河河口的7个沉积物样品(28个子样)进行了磁性测量并进行对比研究,结果表明:长江口沉积物的亚铁磁性物质含量高于黄河口,磁性强于黄河口;两河口沉积物的磁性特征均受亚铁磁性矿物的控制,以假单畴PSD-多畴MD晶粒为主,并存在一定量的超顺磁颗粒SP,不同的是长江口存在着更多的单畴颗粒SD;两河口的细粒级沉积物(<0.063 mm)磁性均强于粗粒级沉积物(> 0.063 mm),但黄河口细粒沉积物显示了更突出的磁性特征,表明黄河口沉积物的磁性物质更多地富集于细粒组分中;沉积物磁性特征与其所含的轻矿物类型和含量关系不大,相反,重矿物才是影响沉积物磁性特征的主要物质。沉积物的母岩、粒度、水动力条件和流域风化条件等因素影响着沉积物磁性特征。基于长江与黄河沉积物磁性参数的显著差异,建立了χ-χARM和SIRM-SOFT物源判别图,初步探索了环境磁学指标在物源判别中的应用,对中国东部海域沉积物的物源研究具有一定意义。

庙岛群岛西部海域表层沉积物常量和稀土元素的分布特征及其物源指示意义

通过对庙岛群岛西部海域表层沉积物常量、稀土元素的系统研究,探讨了表层沉积物元素地球化学特征、控制因素及其物质来源。结果表明,庙岛群岛西部海域表层沉积物常量元素以SiO_(2)和A1_(2)O_(3)为主,SiO_(2)含量随着沉积物粒径变粗逐渐增大,Al2O3含量随着沉积物粒径变细逐渐增大。稀土元素(Rare Earth Element,REE)呈现轻稀土元素(Light Rare Earth Element,LREE)富集、重稀土元素(Heavy Rare Earth Element,HREE)平坦以及中等程度的Eu负异常等特征,轻重稀土分异明显,稀土元素球粒陨石配分曲线与黄河沉积物类似。通过因子分析和相关性分析发现研究区沉积物的元素含量主要取决于陆源碎屑,海洋生物沉积和化学作用对沉积物元素含量有一定的影响,元素含量基本服从粒度控制规律。物源判别结果显示,庙岛群岛西部海域沉积物主要来源于黄河物质和辽河物质,并且从南到北辽河物质的混合比例逐渐升高,黄河物质的混合比例逐渐降低。

同位素在风成沉积物物源判别中的运用

同位素示踪方法在风成沉积物物源研究领域应用较广泛,由于风成物质在风化、传输和沉降过程中其同位素地化特性不会发生变化,因此通过物源区和沉积区风成沉积物同位素组成的对比,相似同位素组成的地区可确定为物源区。同位素物源示踪的主要方法有石英颗粒的δ18O、硅酸盐部分的Sr-Nd组成、沉积物的Hf和Pb组成特征等。这些方法在中国西部盆地(如塔里木盆地)沙漠砂来源、黄土高原黄土物源(如柴达木盆地对黄土高原的物源贡献)等领域得到了广泛应用,取得了众多成果。

山东半岛东部海域表层沉积物元素组成及物源指示意义

通过对山东半岛东部海域表层沉积物常量、微量元素、有机碳(TOC)以及碳酸盐(CaCO3)等指标的分析,研究了该海域表层沉积物元素组成特征及其控制因素,并对物质来源进行了探讨。结果表明,山东半岛东部海域表层沉积物元素的平均组成与上陆壳(UCC)相比Al,K,Na,Mg,Fe,Ca,Cu和Zn等元素,相对较低,而Mn,Co,Ni,Cr以及REE元素含量较高,Si和Ti与UCC的含量相当。研究区砂粒级沉积物轻重稀土分异明显,(La/Yb)N值与韩国河流的非常相近;其余粒级沉积物LREE分异较弱,标准化曲线与黄河沉积物的具有相似性。研究区沉积物的元素含量主要受控于源岩组成,存在明显的"粒级效应"。除此之外,Fe-Mn氧化物、生物碳酸盐等因素对元素组成产生一定影响。沉积物物源判别结果显示,山东半岛近岸及其东南部沉积物主要来源于黄河,该区域沉积物分布受山东半岛沿岸流及近岸潮流影响。研究区东北部为残留砂,其沉积物元素组成特征与朝鲜半岛和鸭绿江沉积物组成相近,表明研究区东北部砂质区沉积物代末次冰期低海平面时可能由朝鲜半岛或鸭绿江供应。

东昆仑库木库里沙漠表层沉积物粒度特征、物源与沉积环境

对青藏高原北部世界海拔最高的库木库里沙漠周围冲积扇碎屑及沙漠表层沉积物粒度特征及元素组成研究结果显示:(1)库木库里沙漠表层沉积物以细砂为主,其次为极细砂,粉砂和中砂含量较少,有少量的黏粒,不含粗砂的组分,且粒度组成差异不大。(2)沉积物MZ范围2.70~2.90Ф,σ1范围0.80~1.10Ф,SK1范围0.26~0.44,KG范围2.27~3.62。(3)粒度主要呈近似对称的单峰分布,但细颗粒一侧有较细长的尾部。(4)沙漠表层沉积物元素组成与周围山麓冲洪积碎屑沉积物较为相似,尤其是沙漠西部的阿尔喀山北麓区域。(5)沉积物源判别表明,沙漠表层沉积物来源主要为阿尔喀山北麓及祁漫塔格山南麓碎屑沉积物,其形成环境主要为河流相沉积环境及浅湖相沉积环境。

威海南部近岸泥质区晚更新世以来的重矿物组合特征及对物源的指示

对威海南部近岸泥质区WHZK01孔(孔深25.1m)岩心开展重矿物分析,结果表明,WHZK01孔主要以普通角闪石(22.1%)、磁铁矿(20.0%)和绿帘石(17.7%)为主,晚更新世以来自下而上可分为3个矿物组合带。氧同位素3期晚期河流相沉积(DU3)主要矿物组合为普通角闪石-绿帘石。末次冰后期河漫滩-河口湾相沉积(DU2)主要矿物组合为普通角闪石-绿帘石-钛铁矿-褐铁矿。全新世滨-浅海相沉积(DU1)主要矿物组合为磁铁矿-绿帘石-片状矿物-自生黄铁矿。重矿物物源判别表明,DU3和DU2层沉积物主要来自山东半岛南部沿岸河流输入。DU1层沉积物主要来自沿岸流输运的大量黄河细粒物质,沿岸河流物质和岛屿侵蚀物也有少量贡献。

磷灰石Eu/Y-Ce:基于大数据的源区类型判别新图解

磷灰石广泛分布于火成岩、沉积岩和变质岩中,是一种常见的、包含丰富微量元素的副矿物。磷灰石晶格可容纳丰富的微量元素,且因其形成的物理化学条件不同会表现出差异明显的微量元素特征。利用磷灰石微量元素特征可以追踪物质来源和演化。现在常用的方法是利用磷灰石的微量元素绘制二元判别图解,经典判别图解包括Sr-Y、Sr-Mn、Y-(Eu/Eu^(*))和(Ce/Yb)_(N)-REE图解。随着微区测试技术发展,磷灰石微量元素数据日渐丰富,同时由于磷灰石化学成分的复杂性,传统图解已逐渐无法有效利用这些数据所携带的信息,进而无法准确判别其生成环境。建立能准确判别磷灰石物源的新型判别图解故而迫切。近年来,磷灰石微量元素数据的大量积累,为运用以大数据为依托,准确判别磷灰石物源奠定了数据基础。本研究将大数据技术与地球化学数据相结合,共收集整理了1925个代表性磷灰石测试点的微量元素数据,对富碱性火成岩、超镁铁质岩石、镁铁质火成岩、长英质花岗岩、中-低级变质岩、高级变质岩六种类型中磷灰石微量元素数据进行穷举端元处理,共获得7140个磷灰石物源判别图解端元组合,在轮廓系数限定下,进一步有效筛选并提取出能判别磷灰石物源类型的最优图解端元。本文构建了Eu/Y-Ce磷灰石判别新图解,相较于之前的磷灰石判别图解,其涵盖了更全面的物源类型,可以更准确地判别源区类型。

巢湖东部第四纪红土微量元素地球化学特征及物源初探

在野外地质地貌考察与采样的基础上,利用X射线荧光光谱分析对巢湖东部第四纪红土的微量元素含量进行测定,结合微量元素富集指数和因子分析方法,并将巢湖东部第四纪红土与长江河漫滩沉积物、西北黄土沉积物和上陆壳的相应微量元素通过判别函数和物源指数相比较,初步探讨了巢湖东部第四纪红土的微量元素地球化学特征及其物源。结果表明:(1)微量元素变化率△值显示,微量元素Sr的△<0且|△|<10%,表明其相对Ti发生了少量的迁移,微量元素Ni、Mo、Ga、Zn、V、Cu、Ba、Co、Cr、Pb、Th和Nb的△值> 0,表明这些元素相对Ti在化学风化过程中发生了富集;(2)巢湖东部第四纪红土、长江河漫滩沉积物和西北黄土沉积物的各微量元素与上陆壳(UCC)微量元素平均值的对比发现,巢湖东部第四纪红土与西北黄土沉积物的微量元素相似度较高,而长江河漫滩沉积物显示了Pb、Zn、Cu和V的富集,与上述两者不同;(3)将三地的判别函数FD值和物源指数IP进行分析,巢湖东部红土IP黄土为0. 395(<0. 5),而IP长江河漫滩为0. 605(> 0. 5),表明巢湖东部第四纪红土的元素组成更接近于西北黄土沉积物,而不同于长江河漫滩沉积物,主要物源十分类似于西北黄土,而异于长江河漫滩沉积物。

中韩河流沉积物微量元素地球化学研究

长江和黄河以及韩国的Keum和Yeongsan江,具有不同的微量元素地球化学特征。韩国河流沉积物中微量元素含量多介于长江和黄河之间,以Li、Rb和Th较高为特征,粒级效应明显。长江富铁族和铜族元素,黄河则Sr最高,其他元素均低于其他3条河流;韩国河流中Sr主要赋存于长石中,而长江和黄河中则主要赋存于碳酸盐矿物中。根据沉积物中元素的赋存相态及含量,我们认为Ti、Cr/Th、Ti/Nb和Zr/Nb等可以作为判别西太平洋边缘海,尤其是黄海中长江、黄河与韩国河流物质贡献的可靠地球化学参数,但在运用中必须注意粒级效应影响。

黄海与东海周边河流及泥质区沉积物黏土矿物的分布特征和控制因素

黏土粒级沉积物作为边缘海环境中最细组分,记录了源区风化剥蚀、河流和风尘搬运模式、海区沉积动力过程和埋藏环境等综合信息,因而具有特殊的示踪意义。通过系统比较黄海、东海周边主要入海河流的黏土矿物数据,揭示出不同河流黏土矿物组成差异明显。伊利石和绿泥石在台湾河流中含量最高,闽江中最低;高岭石在闽江及福建主要河口区最富集,在台湾河流中最低;蒙皂石主要富集在黄河和老黄河中,在闽江、台湾和韩国河流中最低。不同河流的黏土矿物组成差异主要受纬度带气候的控制,黏土矿物比值图解可作为指示地带性气候和化学风化特征的有效指标。河口区黏土矿物组成受差异沉降和其他物源的影响显著。物源判别图解虽能近似区分黄、东海泥质区的物源,但黏土矿物分析误差使得物源判别存在较大不确定性,要结合其他方法(如地球化学)加以验证。

冲绳海槽中部17000a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同：16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。

湘江竹埠港段河床沉积物元素地球化学特征

湘江是我国重金属污染最严重的河流之一。本次工作利用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析技术,对湘江竹埠港沉积物进行主量和微量元素分析。结果表明沉积物主量元素含量变化相对稳定,富集Mn O、P2O5、Fe2O3、Al2O3,亏损Ca O、Na2O。微量元素含量变化较大,亏损Ba、Sc、Mn、Sr而富集其他微量元素。对主量元素和稀土元素进行了分析,表明沉积物物源主要是由上游花岗岩风化所提供。对沉积物进行因子分析和相关性分析,表明沉积物源主要以陆源碎屑为主,并有磷灰石和软锰矿等自生副矿物,Ni、Pb、Cu可能来自人为污染源。地累积指数表明Ba为清洁无污染,重金属V、Cr、Co、Ni、Th、U为轻度污染,重金属Cu、Pb、Zn为偏中度污染,Mn为中度污染,Sc为偏重度污染。其中重金属Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc污染应引起关注。

水库泥沙来源定量判别方法的判别能力对比

水库淤积问题是干旱、半干旱沙区水库面临的主要环境问题之一。物源定量判别法是识别水库泥沙来源的新兴手段,而筛选某一区域泥沙来源的最优判别方法是精准识别物源区的重要前提。选取党河水库作为研究对象,基于野外调查、室内分析、模型模拟等手段,对比分析了多组复合指纹法、最优复合指纹法和距离法在党河水库泥沙来源判别过程中的适用性。结果表明:在该研究区多组复合指纹法和最优复合指纹法判别结果较为理想,且判别结果接近,而距离法表现不理想,有待进一步检验。增加复合指纹因子组合数(19组)能使95%的置信区间变窄,理论上具有统计意义。从统计学角度分析,多组复合指纹法表现更好一些,将在一定程度上提高定量判别结果精度。